JP2019181335A - ナノサイズバブル発生器、気体導入保持装置、ナノサイズバブル発生方法、及び気体導入保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大量のナノサイズバブル水を効率よく生成可能なナノサイズバブル発生器及びこれを用いた気体導入保持装置の提供。【解決手段】ナノサイズバブル発生器１００Ａは、液体を貯留する貯留槽１と、貯留槽１に貯留された液体内に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッド２と、気体放出ヘッド２に気体を供給する気体供給手段３と、液体内に気体を放出している気体放出ヘッド２を、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させる振動手段４とを備える。ナノサイズバブル発生器１００Ａは、貯留槽１に、液体流入口５と、液体流出口６とを有し、液体流入口５から液体を流入させるとともに液体流出口６から液体を流出させながら気体放出ヘッド２から液体内に気体を放出する。【選択図】図１

Description

この発明は、液体内に気体を導入して保持する技術に関し、特に、液体内に浸漬した微細孔を有する気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に振動させながら、当該気体放出ヘッドから気体を放出してナノサイズバブルを生成するナノサイズバブル発生器、及びこれを用いて液体内に気体を導入して保持する気体導入保持装置、及び気体導入保持方法に関する。

液体中の微小気泡について、直径が１μｍ以上１ｍｍ未満のものを「マイクロサイズバブル」といい、直径が１ｎｍ以上１μｍ未満のものを「ナノサイズバブル」というものと定義して説明すると、マイクロサイズバブルは、液体中を上昇しながら水中に溶解し、水面に到達する前に消滅するか、あるいは、水面に到達した後破裂して消滅することが知られている。
これに対し、ナノサイズバブルは、浮力が極めて小さいため、ブラウン運動により揺動して浮上せず、水中に長期間残存することが知られており、液体中にナノサイズバブルを多量に安定した状態で生成できれば溶解度を越えて液体中に気体を保持できることから、その生成法が各種提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

例えば、特許文献１では、液体中に生成したマイクロサイズバブルに物理的刺激を加えることにより、マイクロサイズバブルを急激に収縮させてナノサイズバブルを発生させ、液体中に電解質イオンを添加することでナノサイズバブルを安定化させる方法が開示されている。

ところが、特許文献２の記載によれば、特許文献１にかかる製造方法は、マイクロサイズバブルを急激に縮小させた際に起こる圧壊により、急激な温度上昇と衝撃波が発生することで液体中に一旦溶解した気体が気液面から自然放出されるため、液体内における気体の溶存量を増大させることが難しく、しかも、マイクロサイズバブルの圧壊時に発生する衝撃波は連続的に増大するため、その増幅された衝撃波によってナノサイズバブル自体が圧潰してしまい、生成されたナノサイズバブルの保持が難しいという問題が有る。

そこで、特許文献２では、液体内に浸漬した微細孔を有する気体放出ヘッドに振動を連続的に印加しながら、気体放出ヘッドから気体を液体内に放出することで、マイクロサイズバブルを圧壊させることなくナノサイズバブルを液体中に導入して保持する気体導入保持方法が提案されている。

特許第４１４４６６９号公報 特許第６０３９１３９号公報

しかし、特許文献２の気体導入保持方法では、ナノサイズバブルを導入した液体を大量に生成する場合、貯留槽の液体へ気体導入が完了する度に気体放出ヘッドの振動を止めて貯留槽の液体を交換しなければならず、手間がかかって効率が悪いという問題と、ナノサイズバブルと共に発生するマイクロサイズバブルは、液体内を浮上中に水中に溶解するか液面まで浮上して破裂するため、ナノサイズバブルの生成に殆ど寄与せず、この点からもナノサイズバブル水を生成する効率が悪いという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大量のナノサイズバブル水を効率よく生成可能な、ナノサイズバブル発生器、及びこれを用いた気体導入保持装置と、ナノサイズバブル発生方法、及び気体導入保持方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、液体内にナノサイズバブルを発生可能なナノサイズバブル発生器であって、液体を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された液体内に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッドと、前記気体放出ヘッドに気体を供給する気体供給手段と、液体内に気体を放出している前記気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させる振動手段とを備え、前記貯留槽は、液体流入口と、液体流出口とを有し、前記液体流入口から液体を流入させるとともに前記液体流出口から液体を流出させながら、前記気体放出ヘッドから液体内に気体を放出するよう構成されていることを特徴とする。

本発明に係るナノサイズバブル発生器は、このように、気体放出ヘッドから液体内へのナノサイズバブルの放出を、液体流入口から貯留槽に液体を流入させるとともに液体流出口から液体を流出させながら行うよう構成したので、ナノサイズバブルを導入した液体を連続的に取り出すことができる。
また、ナノサイズバブルと共に生成されるマイクロサイズバブルが、浮上して消滅する前に、貯留槽に生じる水流により圧壊されてナノサイズバブルを生成するため、より効率的にナノサイズバブル水を生成できる。

前記液体流出口は、前記貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を流出させるべく、前記貯留槽の底壁から所定の高さに設けられていることが好ましい。
こうすることで、貯留槽内の液体の量を一定量に保つことができ、常にこの一定量の液体に対し気体を放出できるため、気体を保持する量の安定した液体を連続して得ることができる。

前記貯留槽は、前記気体放出ヘッドが配設される主貯留槽と、前記液体流出口が配設される副貯留槽と、前記主貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を前記主貯留槽から前記副貯留槽へ越流させる越流壁とを有することが好ましい。
こうすることで、主貯留槽内の液体の量を一定量に保つことができ、常にこの一定量の液体に対し気体を放出できるため、気体を保持する量の安定した液体を連続して得ることができる。
また、副貯留槽の容積の範囲内で、液体流入口から主貯留槽への液体の供給スピードと異なるスピードで副貯留槽から液体を送出できる。

本発明は、上記のナノサイズバブル発生器と、前記液体流出口から流出された液体を静置する静置槽と、前記静置槽から前記液体流入口へ液体を還流する液体還流手段とを備える気体導入保持装置を含む。
こうすることで、液体流出口から放出されたナノサイズバブル水を静置槽に静置し、ナノサイズバブル水中の不純ガス（導入対象ではない気体）を追い出したのち貯留槽に還流して、さらに、導入対象の気体をナノサイズバブルにして導入することができる。

本発明は、液体内にナノサイズバブルを発生させるにあたり、貯留槽の液体内に浸漬した微細孔を有する気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させながら、前記気体放出ヘッドから気体を液体内に放出する気体放出工程を備え、前記気体放出工程は、前記貯留槽に液体を流入させるとともに前記貯留槽から液体を流出させながら行うことを特徴とするナノサイズバブル発生方法を含む。

そして、本発明は、上記のナノサイズバブル発生方法に加え、前記貯留槽から流出させた液体を静置する液体静置工程と、前記液体静置工程で静置した液体を前記貯留槽に還流する還流工程とを備える気体導入保持方法を含む。

以上説明したように、本発明のナノサイズバブル発生器、気体導入保持装置、ナノサイズバブル発生方法、及び気体導入保持方法によれば、大量のナノサイズバブル水を効率よく生成することができる。

本発明の第１実施形態に係るナノサイズバブル発生器を示す系統図である。 本発明の第１実施形態に係る貯留槽の周辺を示す側面図である。 図２における（ａ）Ｘ−Ｘ線断面図、（ｂ）図３（ａ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る気体導入保持装置を示した系統図である。 本発明の第２実施形態に係る気体導入保持方法におけるナノサイズバブル発生器の運転イメージを示した折線グラフである。 本発明の第３実施形態に係る気体導入保持装置の系統図である。 本発明の第４実施形態に係る貯留槽周辺の正面視断面図である。

以下、適宜図面を用いながら本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るナノサイズバブル発生器１００Ａを示している。ナノサイズバブル発生器１００Ａは、液体（本実施形態では水道水）内に、気体（本実施形態では空気）をナノサイズバブルとして発生させるための装置であり、図１に示すように、液体を貯留する貯留槽１と、貯留槽１に貯留された液体に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッド２と、気体放出ヘッド２に気体を供給するガスポンプ（気体供給手段）３と、液体内に気体を放出している気体放出ヘッド２に振動を連続的に印加する振動手段４と、貯留槽１に液体を流入させる液体流入口５と、貯留槽１から液体を流出させる液体流出口６とを主に備え、これらを、塗装ステンレス鋼板製のケーシング９１に収容して構成されている。

貯留槽１は、塩化ビニル等の透明な板材を、図２、図３のように、略直方体の箱型に組み立てて形成され、長手方向の一端（図３（ａ）の右端）となる側壁１ａを貫通する液体流入口５と長手方向の他端（図１（ａ）の左端）となる側壁１ｂを貫通する液体流出口６とを備えている。

貯留槽１は、図１、図３（ａ）に示すように、長手方向の液体流入口５側に、主貯留槽１１が設けられ、長手方向の液体流出口６側に副貯留槽１２が設けられている。主貯留槽１１と副貯留槽１２は、板状の越流壁１３により仕切られている。越流壁１３は、幅方向（図３（ｂ）の左右方向）の両端、及び下端を貯留槽１の内壁に隙間なく密着させて液体流入口５から流入した液体を主貯留槽１１に貯留するとともに、上方の隙間１３ａを介して、主貯留槽１１から溢れた液体を副貯留槽１２へ越流させるよう構成されている。尚、図１において、符号９３は、ナノサイズバブル発生器１００Ａの運転を停止した際等に、主貯留槽１１に残留した水道水を排出するドレンであり、図３の符号７は、ドレンを行う際に開放して空気を通す通気管である。

気体放出ヘッド２は、図３（ａ）に示すように、通気性の多孔質体により矩形の板状に形成されたヘッド本体２１と、ヘッド本体２１と板厚、長さを共通する樹脂製の長板からなるチャンバー２２とを備えている。ヘッド本体２１を構成する多孔質体としては特に限定されず、セラミックス、金属、樹脂、その他の公知の多孔質体を、液体や気体の種類、気体放出ヘッドの振動数等の条件により、適宜に採用できる。
ヘッド本体２１とチャンバー２２は、それぞれの上面と下面を密着させるようにして、一対のＬ字金具２４，２４により１枚の板状に連結されている。気体放出ヘッド２は、チャンバー２２の内部を長手方向に延びる水平孔２３ａと水平孔２３ａから下方に延び、チャンバー２２からヘッド本体２１まで達する複数の垂直孔２３ｂ，２３ｂ，…とからなる通気路２３が設けられ、通気路２３へ気体を供給すると、ヘッド本体２１の微細孔から気体が噴出するよう構成されている。

ヘッド本体２１は、各面（２１ａ〜２１ｅ、図３参照）に、多数（例えば、１ｃｍ³あたり数千〜数十万個）の微細孔が分散配置されている。ヘッド本体２１の微細孔の穴径は、ナノサイズバブルを発生可能な穴径であれば特に限定されず、適宜の穴径を用いることができるが、２．５μｍ以下が好ましく、特に１μｍ以下が好ましい。

ガスポンプ（気体導入手段）３は、図１に示すように、フィルター３３により塵埃等を除去して吸引した空気を圧縮し、給気管３１（３１ａ，３１ｂ）、ガス流量計３６を介して、気体放出ヘッド２の水平孔２３ａの入り口からなるガス供給口３２へ供給する。ガスポンプ３により供給する空気の流量はガス流量計３６に表示され、流量調整つまみ３５により調節する。
尚、気体放出ヘッド２に、水素やオゾン、窒素等、空気とは別のガスを供給する場合には、チャック３７からガスを供給すべく切替えバルブ３４により給気路を切替える。

振動手段４は、図１、図３に示すように、気体放出ヘッド２の長手方向に列設される一対のランジュバン型の振動子４１，４１と、振動子４１，４１の下面に固定される振動板４２と、振動子４１，４１へ高周波電圧を印加する発信装置４４と、発信装置４４を起動する発信スイッチ４５とを備えている。

振動子４１が気体放出ヘッド２に印加する振動の周波数は、気体放出ヘッド２からナノサイズバブルを発生可能である限り特に限定されないが、３０００Ｈｚ以上が好ましく、３００００Ｈｚ以上がより好ましく、４００００Ｈｚ以上が特に好ましい。

また、振動子４１が気体放出ヘッド２へ印加する振動の振幅は、気体放出ヘッド２からナノサイズバブルを発生可能である限り特に限定されないが、１μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下が特に好ましい。

振動板４２は、上方に開口した扁平直方体の箱型をなす振動板本体部４２ａと、振動板本体部４２ａの周縁から側方へ延出するロの字（額縁状）の板状をなす枠部４２ｂとからなる。振動板４２は、枠部４２ｂをパッキン４３を介して貯留槽１の上部開口の周縁に螺子固定され、貯留槽１を密封している。
気体放出ヘッド２は、図３（ｂ）に示すように、振動板本体部４２ａの底壁４２ｃにＬ字金具２４により固定されている。振動板４２は、枠部４２ｂから扁平直方体状に窪んだ振動板本体部４２ａの底壁４２ｃの縦横の長さを適宜に設定することで、底壁４２ｃを振動子４１へ共振させるようにしている。
振動子に対し振動板を共振させる方法としては、扁平直方体状の振動板本体部４２ａと枠部４２ｂとを設ける代わりに、振動板を一枚の板状とし、中央の振動子に共振させる部分を除いた外周部分を厚くする、あるいは樹脂等で覆う等の方法を採用してもよい。

液体流入口５は、図１に示すように、給水管５１により水ポンプ５４、水量センサ５５を介して水道栓Ｗに連結されている。水量センサ５５で計測された水量は、水量計５６に表示される。液体流入口５から供給される水量は、流量調整つまみ５７により水ポンプ５４の電圧を制御して調節する。主貯留槽１１でナノサイズバブルの導入を完了し、越流壁１３を超えて副貯留槽１２内に流入した液体は、液体流出口６から取水管６１介して取り出す。
尚、符号５３，６２は、それぞれ給水管５１、取水管６１をケーシング９１の外部へ連結するチャックである。

図１に示すように、越流壁１３は、振動板本体部４２ａの底壁４２ｃよりやや低く、貯留槽１に貯留された液体の液面と枠部４２ｂ、及び底壁４２ｃの間に空間（気体貯留室１４）が生じるよう設けられている。液体流入口５は、液面よりやや下方の位置に設けられている。
貯留槽１は、気体貯留室１４を設けることにより、貯留槽１内の液面から放散した気体を気体貯留室１４に貯留することができ、これにより放散した気体の液体への再溶解を促すとともに、液面からの気体の放散を抑制することができる。

（気体放出工程Ｓ１）
次に、ナノサイズバブル発生器１００Ａを用いて行う気体放出工程Ｓ１、及び各部の作用効果について説明する。
気体放出工程Ｓ１は、貯留槽１の液体内に浸漬した気体放出ヘッド２を液体に対し相対的に、かつ連続的に振動を加えながら、気体放出ヘッド２から気体を液体内に放出する工程である。本実施形態では、液体として水道水を、気体として空気を導入し、気体放出ヘッド２に振動を印加する。
ナノサイズバブル発生器１００Ａを用いて、水道水に空気からなるナノサイズバブルを導入する際には、まず、水道栓Ｗを開いて水ポンプ５４を作動させ、給水管５１を介して、液体流入口５から貯留槽１に水道水を供給する。ここで供給する水量は、水量計５６で確認しながら水量調節つまみ５７により適宜に調節する。
少なくともヘッド本体２１の下面２１ｅが水道水に浸かったら、ガスポンプ３を作動させ、フィルター３３から吸引した空気を加圧し、給気管３１ａ，３１ｂを介してガス供給口３２へ供給する。
すると、気体放出ヘッド２の通気路２３からヘッド本体２１の微細孔へ空気が圧送されて、ヘッド本体２１の微細孔から空気が放出される。ここで供給する空気の量は、ガス流量計３６により確認しながら流量調整つまみ３５により適宜に調節する。

この状態で、発信スイッチ４５により発信装置４４を作動して、振動子４１,４１、及び振動板４２を介し、気体放出ヘッド２を略鉛直方向に振動させる。ヘッド本体２１から放出された空気は、振動による水流で引きちぎられて微細化し、ナノサイズバブルとなって水中へ拡散する。この際、振動方向に垂直な面２１ａ〜２１ｄから発生する気体は、効果的に微細化される。

主貯留槽１１の水位が時間とともに高くなり、越流壁１３の高さに達すると、その後は液体流入口５から流入した量だけ水道水が越流壁１３を越えて副貯留槽１２に流入する。こうして、副貯留槽１２に貯留されたナノサイズバブル水は、取水管６１を介して送出される。

このように、ナノサイズバブル発生器１００Ａでは、気体放出ヘッド２から液体内へのナノサイズバブルの放出を、液体流入口５から貯留槽１に水道水を流入させるとともに液体流出口６からナノサイズバブル水を流出させながら行えるので、ナノサイズバブル水を連続的に取り出すことができる。

また、ナノサイズバブル発生器１００Ａは、越流壁１３を設けることで、主貯留槽１１が満水となるまでは、概ね静水状態の水道水に気体を導入でき、また、主貯留槽１１が満水となった後も、主貯留槽１１に貯留された水量が一定となるので、気体放出ヘッド２から放出する空気の量や気体放出ヘッド等の調整が容易である。
加えて、副貯留槽１２を設けたことで、副貯留槽１２の容積の範囲内で、液体流入口５から主貯留槽１１への水道水の供給スピードと異なるスピードで副貯留槽１２からナノサイズバブル水を送出できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る気体導入保持装置２００について説明する。以下の説明において、第１実施形態と共通する部材は、同一符号を付して説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る気体導入保持装置２００を示している。気体導入保持装置２００は、植物育成装置や海藻、魚類養殖施設等、外部の供給対象（図示の例では植物）にナノサイズバブル水を供給するために設置されるもので、ナノサイズバブル発生器１００Ａと、製造したナノサイズバブル水を貯め置きする静置槽２０７とを主に備える他、静置槽２０７のナノサイズバブル水を貯留槽１に還流する還流管２１０と、静置槽２０７の水位により開閉するフロートバルブ２１１と、ナノサイズバブル発生器１００Ａに気体放出工程Ｓ１を定期的に実行させるタイマー２２２と、静置槽２０７のナノサイズバブル水を植物に給水するための給水管９４、及び水ポンプ９５とを備えている。

静置槽２０７は、ナノサイズバブル発生器１００Ａの起動前に水道栓Ｗから供給された水道水を貯留するとともに、ナノサイズバブル発生器１００Ａの起動後は、この水道水から生成されたナノサイズバブル水を貯留する。静置槽２０７に貯留されたナノサイズバブル水は水ポンプ５４により、還流管２１０、及び給水管５１を介して貯留槽１に還流される。従って、本実施形態においては、水ポンプ５４が特許請求の範囲における「液体還流手段」に該当する。

静置槽２０７に貯留されたナノサイズバブル水は、必要に応じて、自動により、あるいは手動により水ポンプ９５を作動させ、給水管９４を介して、植物等に給水される。静置槽２０７に貯留されるナノサイズバブル水の量は、フロートバルブ２１１により、所定の範囲に収まるよう管理される。

また、静置槽２０７に貯留されるナノサイズバブル水のナノサイズバブル濃度（ナノサイズバブル水に対するナノサイズバブル全体積の割合）は、タイマー２２２により電源スイッチ９２を定期的にＯＮ・ＯＦＦして、静置槽２０７からナノサイズバブル水を還流しながら気体放出工程Ｓ１を実行することにより維持される。

次に、気体導入保持装置２００を用いた気体導入保持方法、及びその作用効果について説明する。第２実施形態に係る気体導入保持方法は、気体放出工程Ｓ１に加え、液体静置工程Ｓ２、及び還流工程Ｓ３を備えている。

（液体静置工程Ｓ２、還流工程Ｓ３）
液体静置工程Ｓ２は、気体放出工程Ｓ１により貯留槽１から送出されたナノサイズバブル水を貯め置く工程であり、還流工程Ｓ３は、この貯め置いたナノサイズバブル水を貯留槽１に還流する工程である。本実施形態では、１回目の気体放出工程Ｓ１は静置槽２０７に水道水が貯留された状態で実施され、この貯留された水道水の全量が貯留槽１に送られてナノサイズバブル水となって静置槽２０７に戻される。静置槽２０７に戻されたナノサイズバブル水は、静置槽２０７に貯め置かれ（液体静置工程Ｓ２）、その後還流工程Ｓ３が実施される。還流工程Ｓ３は、貯め置いたナノサイズバブル水のナノサイズバブル濃度を維持するための工程であるから、気体放出工程Ｓ１と常に同時に実施される。
つまり、１回目の還流工程Ｓ３は、２回目の気体放出工程Ｓ１と同時に実施され、２回目以降の還流工程Ｓ３も気体放出工程Ｓ１と同時に実施される。

図５に、ナノサイズバブル発生器１００Ａの運転イメージを示す。図５は、１回目の気体放出工程Ｓ１により、静置槽２０７に最高水位までナノサイズバブル水を貯め置いた後実施される液体静置工程Ｓ２、還流工程Ｓ３、及び２回目以降の気体放出工程Ｓ１を示している。
図５に示すように、貯留槽１へナノサイズバブル水を還流する還流工程Ｓ３と貯留槽１でナノサイズバブルを発生する気体放出工程Ｓ１は、タイマー２２２により、同時に、かつ間欠的に（例えば１週間に１度）実施される。これにより、静置槽２０７のナノサイズバブル水は高濃度に維持される。
植物等への給水によりタンク水量が所定量以下に減少すると、フロートバルブ２１１が起動して水道栓Ｗから静置槽２０７に水道水を補充するとともに、フロートバルブ２１１からタイマー２２２にバルブが作動したことを送信する。すると、液体静置工程Ｓ２が中断し、還流工程Ｓ３、及び気体放出工程Ｓ１が実行される。これにより、水道水の補充により低下した静置槽２０７のナノサイズバブル濃度が回復する。

このように、本実施形態に係る気体導入保持装置２００は、静置槽２０７から外部施設へナノサイズバブル水を供給して減少した静置槽２０７の水量を水道栓Ｗから補充するとともに、静置槽２０７から貯留槽１に還流したナノサイズバブル水に、再度ナノサイズバブルの導入を行って、静置槽２０７へナノサイズバブル水を補充するよう構成しているので、ナノサイズバブル水の水量維持とナノサイズバブル濃度の維持を１つの静置槽２０７で実現することができる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る気体導入保持装置３００を示している。気体導入保持装置３００は、ナノサイズバブル発生器１００Ｂと、静置槽３０７とを備えている。第１実施形態のナノサイズバブル発生器１００Ａが大気中の空気を取り込んでナノサイズバブルを生成するのに対し、第３実施形態のナノサイズバブル発生器１００Ｂは、外部の装置やボンベ等により生成、あるいは貯留されたガス（以下、「外部ガス」という）を取り込んでナノサイズバブルを生成するものである。従って、ナノサイズバブル発生器１００Ｂは、ナノサイズバブル発生器１００Ａの空気を取り込むラインに係るガス流量計３６までの給気管３１ｂ、ガスポンプ３、フィルター３３、切替えバルブ３４、及びチャック３７（図１参照）を必要としないため、図６に示すように、代わりに、あるいは追加して、外部ガスを取り込む外部ガス給気管（気体供給手段）３１０と、これに伴う逆止弁３１１、チャック３１２が設けられ、また、静置槽３０７から気体放出ヘッド２へ外部ガスを還送する還気管３２０，３２５と、これに伴うガスポンプ（気体供給手段）３２１、逆止弁３２２、チャック３２３、バルブ３２４が設けられている。

静置槽３０７は、気密に密閉されたタンクからなり、取水管３３０により、チャック６２を介して取水管６１に連結され、還流管３４０により、チャック５３を介して、給水管５１に連結されている。取水管３３０、及び還流管３４０は、管端が静置槽３０７の底部近傍に設けられている。これにより、貯留槽１の液体流出口６から流送されたナノサイズバブル水を貯め置き、これを貯留槽１の液体流入口５へ還流するとともに、貯め置いたナノサイズバブル水から発生したガスをタンク上部に捕集するよう構成されている。

静置槽３０７には、静置槽３０７に貯め置かれたナノサイズバブル水から放散された酸素や窒素等の不純ガスを回収するための回収槽３７１が付設されている。静置槽３０７の上部に捕集された不純ガスは、静置槽３０７の上壁から回収槽３７１の底部まで延びる回収管３７２を通って回収槽３７１内の水中に放出される。尚、図６の符号３７３、及び３７４は、開閉バルブと逆止弁である。

また、静置槽３０７は、還気管３２５により、チャック３２３を介して還気管３２０に連結されており、静置槽３０７の上部に溜まった外部ガスを気体放出ヘッド２に戻すよう構成されている。

第３実施形態に係る気体導入保持装置３００を運転して、純水に水素を導入してナノサイズバブル水を生成する手順を説明すると、静置槽３０７に貯留した純水と、外部ガス給気管３１０から供給される水素を貯留槽１へ供給する。運転開始時には、ガスポンプ３２１を起動し、静置槽３１７内の空気も貯留槽１へ供給する。静置槽３０と回収槽３７１を連絡するバルブ３７３は開放しておく。こうして、気体放出ヘッド２から水素を放出し（気体放出工程Ｓ１）、ナノサイズバブル水を生成すると、生成されたナノサイズバブル水は、静置槽３０７に流送され、余剰の水素が静置槽３０７上部の空間に放出される。ナノサイズバブル水の生成が進むにつれ、静置槽３０７上部の空間の気体は、水素により回収槽３７１に追い出され、静置槽３０７上部の空間は水素で満たされる。
静置槽３０７の上部空間が水素で満たされたら、外部ガス給気管３１０からの水素の供給を停止し、バルブ３７３を閉じて、静置槽３０７に満たされた水素のみによりナノサイズバブル水の生成を継続する。

気体放出工程Ｓ１により生成したナノサイズバブル水は、静置槽３０７に溜め置かれる（液体静置工程Ｓ２）。静置槽３０７の上部空間が水素で満たされることにより、当該空間の気体中の水素分圧が上昇し、不純ガスの分圧が下がるため、ナノサイズバブル水から不純ガス放出される。静置槽３０７に貯め置いたナノサイズバブル水から不純ガスが十分に放出されたら、ナノサイズバブル水を、還流管３４０を介して、貯留槽１に還流し（還流工程Ｓ３）、同時に再度気体放出工程Ｓ１を実施する。液体静置工程Ｓ２、還流工程Ｓ３、及び還流工程Ｓ３と同時に行う気体放出工程Ｓ１は、必要に応じ一又は複数回実施される。

このように、本実施形態の気体導入保持装置３００では、静置槽３０７を密閉したので、静置槽３０７の上部空間を外部ガスで満たすことができ、これにより、静置槽３０７に貯留されたナノサイズバブル水から不純ガスを追い出して、さらに外部ガスを導入させることできる。
また、外部ガスを貯留槽へ供給する際に、併せて、静置槽３０７内の気体を貯留槽へ還流するようにしたので、静置槽３０７内の空気を、より効率的に外部ガスに置換することができる。
また、静置槽３０７に外部ガスが充満した後は、静置槽３０７内の外部ガスだけでナノサイズバブル水の生成を行うようにしたので、外部ガスの使用量を節約できる。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係るナノサイズバブル発生器に係る貯留槽４０１周辺を表している。
貯留槽４０１は、第１実施形態、乃至第３実施形態に係る貯留槽１と異なり、越流壁１３を設ける代わりに、液体流出口４０６を底壁１ｃより十分に高くすることで、側壁１ｂに越流壁１３と同様の作用を持たせるようにしている。
即ち、貯留槽４０１が満水となるまでは、概ね静水状態の液体に気体を導入でき、また、貯留槽４０１が満水となった後も、貯留された水量が一定となるので、気体放出ヘッド２から放出する空気の量や気体放出ヘッド２等の調製が容易である。

以上、本発明は、上記の実施形態に限らず、例えば、貯留室は、越流板を備えなくともよく、密閉しなくてもよい。貯留室から副貯留室に越流する水は、越流板の上端ではなく、越流板の適宜の高さに設けられた貫通孔を通過するようにしてもよい。振動板は設けなくてもよいし、一枚の板状、その他の形状であってもよい。振動子や振動板は気体放出ヘッドの上方に限らず、その下方や側方等、適宜の位置に設けることができる。また、気体放出ヘッドは、液体に対し相対的に振動させればよく、気体放出ヘッドを振動させる代わりに固定して、液体の方を振動させるようにしてもよいし、気体放出ヘッドと液体を逆方向に振動させるようにしてもよい。液体の振動には、超音波発信機の他、公知の装置を適宜に用いることができる。

ナノサイズバブル発生器１００Ａ，１００Ｂ
気体導入保持装置２００，３００
貯留槽１，４０１
主貯留槽１１
副貯留槽１２
越流壁１３
気体放出ヘッド２
気体供給手段３，３１０，３２１
振動手段４
液体流入口５
液体流出口６，４０６
静置槽２０７，３０７
液体還流手段５４

Claims (6)

1. 液体内にナノサイズバブルを発生可能なナノサイズバブル発生器であって、
   液体を貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽に貯留された液体内に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッドと、
   前記気体放出ヘッドに気体を供給する気体供給手段と、
   液体内に気体を放出している前記気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させる振動手段と
   を備え、
   前記貯留槽は、液体流入口と、液体流出口とを有し、
   前記液体流入口から液体を流入させるとともに前記液体流出口から液体を流出させながら、前記気体放出ヘッドから液体内に気体を放出するよう構成されていることを特徴とするナノサイズバブル発生器。
2. 前記液体流出口は、前記貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を流出させるべく、前記貯留槽の底壁から所定の高さに設けられている請求項１に記載のナノサイズバブル発生器。
3. 前記貯留槽は、前記気体放出ヘッドが配設される主貯留槽と、前記液体流出口が配設される副貯留槽と、前記主貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を前記主貯留槽から前記副貯留槽へ越流させる越流壁とを有する請求項１に記載のナノサイズバブル発生器。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のナノサイズバブル発生器と、
   前記液体流出口から流出された液体を静置する静置槽と、
   前記静置槽から前記液体流入口へ液体を還流する液体還流手段と
   を備える気体導入保持装置。
5. 液体内にナノサイズバブルを発生するナノサイズバブル発生方法であって、
   貯留槽の液体内に浸漬した微細孔を有する気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させながら、前記気体放出ヘッドから気体を液体内に放出する気体放出工程を備え、
   前記気体放出工程は、前記貯留槽に液体を流入させるとともに前記貯留槽から液体を流出させながら行うことを特徴とするナノサイズバブル発生方法。
6. 請求項５に記載のナノサイズバブル発生方法に加え、
   前記貯留槽から流出させた液体を静置する液体静置工程と、
   前記液体静置工程で静置した液体を前記貯留槽に還流する還流工程と
   を備える気体導入保持方法。

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